資源簡介

課件49張PPT。國家體育館鳥巢原設計方案鳥巢圖片欣賞 我們做任何事情都希望達到最優(yōu)的效果。作為一個系統(tǒng)，通常會有這樣或那樣的問題。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、財力不是最小；或是某種性能不理想等等。因此系統(tǒng)需要改善，需要優(yōu)化。 系統(tǒng)的優(yōu)化思考：系統(tǒng)的優(yōu)化有什么意義呢？
　　系統(tǒng)優(yōu)化的意義就是以最小的投入，獲取系統(tǒng)的最佳效益或最佳功能。 1、什么是系統(tǒng)的優(yōu)化 系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束）下，根據系統(tǒng)的優(yōu)化目標，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標值達到最大化（或最小化）。
【案例分析】：浙江天臺縣高速噪音超標80%，66戶村民告上法庭
“6年來，他們最大的愿望就是睡個安穩(wěn)覺”；高速公路越來越忙，就是聲音大得受不了；天臺66戶村民狀告上三高速；新的問題需要我們智慧的回應和解答。 核心事件：上三高速建成通車已有6年，6年來車流日增，在接近高速天臺出口處，距離高速公路10米左右就有一排民房，這就是天臺縣橋下村。村民說，高速上車來車往的聲音太大了，這幾年來他們最大的愿望是能睡個安穩(wěn)覺。于是，他們將高速公路公司告上法庭。天臺縣橋下村位于上三高速天臺出口處，一共有250戶人家，房子多是80年代造的。 2000年底，上三高速公路通車，剛好在橋下村旁邊經過。

五六十戶村民的家，與高速公路的距離在50米以內，最近的距離才10米。車輛增多產生的噪音讓大家越來越無法忍受。陳立廣家是一棟2層小樓，最外面的窗戶距高速公路10米左右。
Ⅰ類標準適用于以居住、文教機關為主的區(qū)域。
Ⅱ類標準適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)及商業(yè)中心區(qū) 　　
Ⅲ類標準適用于工業(yè)區(qū)。 　　
Ⅳ類標準適用于交通干線道路兩側區(qū)域。 噪音的危害 190分貝 導致死亡
　　140分貝 歐盟界定的導致聽力完全損害的最高臨界點
　　139分貝 卡卡、梅西球迷的吶喊聲
　　130分貝 火箭發(fā)射的聲音
　　125分貝 噴氣式飛機起飛的聲音
　　120分貝 在這種環(huán)境下呆超過一分鐘即會產生暫時耳聾
　　110分貝 螺旋漿飛機起飛聲音、搖滾音樂會的聲音
　　105分貝 永久損聽覺
　　100分貝 氣壓鉆機聲音、壓縮鐵錘捶打重物的聲音
　　90分貝 嘈雜酒吧環(huán)境聲音、電動鋸鋸木頭的聲音
　　85分貝及以下 不會破壞耳蝸內的毛細胞
　　80分貝 嘈雜的辦公室、高速公路上的聲音
　　75分貝 人體耳朵舒適度上限
　　70分貝 街道環(huán)境聲音
　　50分貝 正常交談聲音
　　20分貝 竊竊私語 1、問題——車道附近車流污染嚴重
影響附近人群健康，消除或減輕噪音污染成為優(yōu)化學校等大環(huán)境系統(tǒng)的重要課題。選擇合適的優(yōu)化方法
討論：
怎樣改善噪音的污染，優(yōu)化村民所處環(huán)境（系統(tǒng)）？
選擇合適的優(yōu)化方法減小噪音原則：
一、 聲源處減弱
二、傳播過程中減弱
三、接收處減弱 1、密閉聲源，在聲源處建造隔聲墻，防止噪聲直接向外傳播。
2、給機器上足潤滑油，即防止產生噪音，又能保護機器。
3、加強綠化，在繁雜的公路兩旁植樹造林，形成屏障。
4、給添置隔音設施。
5、在耳朵處加塞隔音裝置，如好的耳塞。
選擇合適的優(yōu)化方法建造隔音墻問題：
1、隔音墻的高度、長度如何考慮？
2、隔音墻的墻體結構、外形怎么考慮？
3、隔音墻墻體選用何種材料？
4、隔音墻改善噪音效果如何評價？1、隔音墻的高度、長度如何考慮？隔音墻的隔音效果，高度與長度是兩個關鍵，隔音墻只要能阻隔道路和受體的視線，至少就能減少5分貝的音量，而且每增加1米，能減少1.5分貝。1、隔音墻的高度、長度如何考慮？而長度方面，不能跟受體的寬度剛剛好，必須與最近受體的垂直距離為準，向左右兩邊延伸4倍距離的長度，才能防止聲音從兩端流進受體。 隔音墻的墻體結構、外形怎么考慮？單側直板式；
雙側直板式：
帶折檐式：屏障內側加襯吸聲結構。隔聲效果好，保護的范圍比直板式的大；
全封閉式：用于向空間發(fā)展的居民區(qū)穿越高層建筑群的公路上，隔聲效果>25dB，保護面積可以覆蓋整個居民區(qū)，但造價較高。
生態(tài)隔音墻：傳統(tǒng)的聲障墻常用的材料有金屬板、玻璃板、混凝土板、木板和塑料板等。這類剛性的、表面平滑的聲障墻，隔音效率一般都較差，只2～5分貝。為了提高其隔音效率，常用的方法是將其表面加糙(如將表面加工成“破碎形狀”)，或采用粗糙的“木材混凝土”等措施。采取這些改進措施之后, 聲障墻的效率可提高30%～50%， 即隔音效率可達7分貝左右。3、隔音墻墻體選用何種材料？聲屏障的地上部分即屏蔽層可采用磚墻、薄鋼板、鋁合金、玻璃鋼、聚碳酸脂塑料等耐老化，抗腐蝕材料；聲屏障的地下部分即基礎則以混凝土及鋼材為主。
為了有效的阻止噪聲穿過隔音墻，聲屏障的材料必須堅硬且具有一定的密度（最少20公斤/平方米）。3、建隔音墻的技術要點
⑴具體測量噪音程度。
⑵建立隔音墻防噪音的數學模型及墻體參數關系條件，求其數學解。
⑶要做到投入最小、效果最好。
⑷驗證試驗。如計算機仿真
4、實施優(yōu)化
⑴墻體結構與材料，與上面的定量計算相關。
⑵美觀。
⑶效果。高速公路隔音墻高架路上的隔音墻日本的隔音墻系統(tǒng)優(yōu)化的意義修建隔音墻，以較小的投入，獲得了好的治理噪音污染的效益，使社會環(huán)境大系統(tǒng)的整體得以優(yōu)化。
系統(tǒng)被改善了，就是系統(tǒng)被優(yōu)化了。獲得系統(tǒng)的最佳效益或最佳功能，就是系統(tǒng)優(yōu)化的意義。改善學校周邊環(huán)境思考：我校周邊環(huán)境現狀是什么，哪些需要改進？改善學校周邊環(huán)境1、學校附近有車道，噪音污染較嚴重。
2、學校周圍的無證攤販多，占道經營。
3、交通設施不完善
⑴ (無公交站、缺紅綠燈、斑馬線)
⑵亂停車（接送學生車輛，社會車輛）
4、校園面積小，開展活動不方便。周邊環(huán)境的情景特征分組討論：
根據我校實際，
提出改善的方案思考
我校設有一個學生食堂，近兩年，隨著學校辦學規(guī)模的擴大，就餐人數隨之增加，每到中午就餐時間，學生們排著長隊等待就餐。
如何減少學生就餐排隊時間？請?zhí)岢鼋鉀Q這一問題的幾種方案，運用系統(tǒng)分析方法選擇一種經濟、最有效可行、最容易實現的辦法。從中選擇方案，制定最適宜方案 1:增加窗口和食堂人員 2:分時段就餐 3:增加一個食堂 4:增加食堂的面積 5:提前分發(fā)好飯菜 6:提倡學生回家吃 7:增加就餐座位 8:提供飯盒打包 9:學生兩人一組,分工合作 10:分批到兩個食堂就餐 11:外賣服務 12:限制就餐時間(15分鐘) 13:提高食堂人員素質 14:送餐上門服務 二、假如你是村長：怎樣為本村筑好一條致富路
——影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素1、系統(tǒng)優(yōu)化的一般性步驟
⑴需要進行優(yōu)化的問題 交通閉塞
⑵選擇合適的優(yōu)化方法——優(yōu)化方略與籌謀 修路
勘測
預算
選擇合適的筑路方法和計劃（根據本村的人力、物力、財力）
⑶驗證與實施
條件校驗
實話與調整
確定路線確定土石方量、器材種類與數量、人力、經費校驗人力、物力、財力是否具備。合理分配，節(jié)約資源，促使優(yōu)化指標和約束條件得以滿足。及時調整，計劃與施工，再進入優(yōu)化進程。①優(yōu)化追求的目標要適度。
②系統(tǒng)優(yōu)化離不開條件，條件是否具備直接影響優(yōu)化。
③某些不確定的或不可預見的因素也會影響系統(tǒng)的優(yōu)化。
④希望投入最小，而取得的效益最大。影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素： 最優(yōu)化方法解決問題的一般步驟1、提出需要優(yōu)化的問題和目標，收集有關資料和數據。
2、分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的各種因素，確定變量，建立有關約束條件，建立求解最優(yōu)化問題的有關數學模型，分析模型。
3、選擇合適的最優(yōu)化方法。
4、分析求解。
5、最優(yōu)解的驗證和實施。案例： 利潤問題 某家具廠要安排一周的生產計劃，產品是桌子和椅子。制作一張桌子需4m2木板及時性20小時的工時，制作一只椅子需6m2木板及18小時的工時，每周能擁有的木板是600m2，可利用的工時是400小時；每張桌子的利潤是50元，每只椅子的利潤是60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5只椅子，并假定所有的產品都能夠銷售出去。
問：該廠每周生產桌子和椅子的數量分別是多少時，能獲得最大利潤？Smax=50x+60y
4x+6y≤600
20x+18y≤400
x≥8, y≥5設每周生產桌子X張，生產椅子Y張，則有：答 案8張桌子,13張椅子,最大利潤為1180元
通用計算，我們得到的就是最優(yōu)解，按每周8張桌子、13張椅子的方案生產就可以獲得最大的利潤，像這種系統(tǒng)優(yōu)化叫做系統(tǒng)最優(yōu)化。【案例分析】在江邊一側有A、B兩個工廠，它們到江邊的距離分別是2km和3km，設兩工廠沿江方向的距離是3.5km，現在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產品能夠順利過江，問碼頭應建在什么位置，才能使運輸路線最短？ 碼頭？ 根據要求可畫出下圖，在江邊DE上求一點C，使C到A、B兩廠的距離之和為最短。數學模型為： Smin=AC+BC　　
　過A點作關于直線DE的對稱點A1，連接A1B與DE相交于C，這一點既為所求的碼頭的地點。
　根據相似三角形原理，求得 DC=1.4km，碼頭建在與A廠到江邊垂直距離位置相距1.4km處，運輸路線最短。
如果22頭牛吃33公畝牧場的草，54天后可以吃盡，17頭牛吃28公畝牧場的草，84天可以吃盡，草每天以一定的速度不斷的增長，那么要在24天內吃盡40公畝牧場的草，需要多少頭牛？ 設牛每天的吃草量為1，每畝地的草量為X，草每天的增速為Y。X=11
Y=1840*11+24*18=24*ZZ=35【案例分析】裝修施工的組織優(yōu)化
分析：根據裝修的施工流程、資源利用、空間等要求進行分析，可以得到依次施工和平行施工兩種方案，思考各自的特點。 一、明確問題，設立目標施工項目：教學樓裝修 施工內容：教學樓A、B、C棟，需要水電、木工、油漆三個施工過程，每個施工過程需要3周時間目標：組織裝修，使裝修工期和資源利用最為合理。二、收集資料，制定方案方案一：按照施工要求，從A到B到C，依次進行施工。方案二：按照施工要求，A、B、C棟同時進行施工。方案三：按照施工要求，A、B、C棟進行流水施工。■
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■四、檢驗核實，確定方案根據分析，確定按照方案三進行施工。三、分析計算，評價比較選擇出最佳方案：方案三思考優(yōu)點：
（1）工期____
（2）需要水電、木工和油漆各____個裝修隊同時工作。
（3）相對于平行施工的方式,這種方式在施工時間內投入的人力、施工設備、材料____。
在這一優(yōu)化的案例中，影響優(yōu)化的主要因素有哪些？
如：施工時間、裝修隊和設備的數量等

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